電場耦合器及其製造方法、通信設備和通信系統的製作方法
2023-06-10 07:23:41
專利名稱：電場耦合器及其製造方法、通信設備和通信系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電場耦合器、通信設備、通信系統以及用於電場耦合器的 製造方法。
背景技術：
近年來，執行非接觸通信的通信設備如非接觸型IC (集成電路)卡 和RFID (射頻識別)等已經增加。這種執行非接觸通信的通信設備包括 產生磁場耦合的通信設備和產生電場耦合的通信設備。
在產生磁場耦合的情況下，通信設備具有例如天線線圍，並使用天線 線團處的交流磁場而通it^場耦合來執行非接觸通信。另一方面，在產生 電場耦合的情況下，通信設備具有例如板狀電場耦合電極(耦合器)，並 使用電場耦合電極生成的靜電場或感應場而通過電場耦合來執行非接觸 通信(參見例如日本專利申請未審公開2008-99236 )。這種通信設備適合 於例如短距離類型的短距離非接觸通信。
可用於上述非接觸型IC卡等的通信設備被安裝在卡、可攜式裝置等 上，由此被形成為薄的且小型的。
發明內容
在上述的產生磁場耦合的通信設備中，當在天線線團的背面上存在金 屬板等時，可能不能執行通信，也可能需要在天線線團被布置在其上的平 面上的大的面積。另一方面，在上述的產生電場耦合的通信i殳備中，通過 以短距離彼此相對的、通信對方的電極和電場耦合電極而發生電場耦合。 通過在從電場耦合電極觀看時與耦合方向相反的方向上提供由金屬製成 的接地(ground),可以防止在背面方向上的不期望的電場信號的輻射； 然而，當電極和接地之間的距離減小時，在電^UL面生成的電場的強度減 小，因此難以減小外形。此外，由於這種執行非接觸通信的通信設備通常 被安裝在例如非接觸型IC卡上和諸如行動電話之類的可攜式裝置上，因此期望小型化特別是外形的減小。
同時，對於通信設備，重要的是不僅實現小型化而且實現容易製造。 例如，當其中線狀導體被螺旋狀地纏繞的線團等被用作天線時，通信設備 的厚度增大了對應於線圍橫截面的量。此外，在該情況下，在使線圍小型 化時，難以使得線團圓團的直徑統一併使得圓圍之間的間隔(節距)統一， 因此不容易製造。另外，當出現這種線團中的不統一性時，也出現線團的 諧振頻率的變化，從而導致了天線的電氣特性的劣化。
本發明解決上述問題以及與傳統的方法和設備相關聯的其它問題。需 要新穎的改進的電場耦合器、通信設備、通信系統及用於電場耦合器的制 造方法，其能夠在不使電氣特性劣化的情況下實現小型化和實現容易制 造。
根據本發明的實施例，提供了一種電場耦合器，包括通過使沿著與 在其上發生電場耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的帶狀導體彎曲而形 成的帶狀線團，使得線團軸垂直於該耦合方向，該帶狀線團具有射頻信號 的預定頻率的半波長的電氣長度，並具有其中該線團軸沿該平面圍繞中心 部分的形狀，其中帶狀線團通過在中心部分處在耦合方向上振動的縱波電 場來產生耦合。
根據該配置，帶狀線團與射頻信號進行諧振，由此生成沿線圍軸的交 ;it磁場。此時，由於線團軸圍繞中心部分，因此在中心部分處生成電場。 因此，通過4吏用電場，可以產生電場耦合。當為了防止電場向帶狀線團的 背面(與耦合方向相對的方向上的平面)輻射而在背面上設置接地時，根 據上述配置，即使當帶狀線團和接地之間的距離小時，平行於接地且沿著 線圉軸的交流磁場也不受影響。因此可將電場耦合器形成得外形小且緊 湊。此外，通過使沿著垂直於耦合方向的平面蜿蜒的帶狀導體彎曲以使得 線團軸垂直於耦合方向，可以容易地形成帶狀線圏。因此，可將帶狀線團 的節距等提前形成到蜿蜒的帶狀導體中，由此可通過使精確確定的帶狀線 團的位置等彎曲來進行製造。
帶狀線團可包括兩個帶狀線團，該兩個帶狀線團被布置成使得線圍軸 相互平行且中心部分位於該線圍軸之間，該兩個帶狀線團各自的一端相互 連接，並且帶狀線閨各自的纏繞方向在該兩個帶狀線閨相互連接的位置處 狄轉。
電場耦合器還可包括諧振部分，該諧振部分與從饋送端提供的具有預定頻率的射頻信號進行諧振，並在與通過諧振的電壓的駐波的波腹相對
應的位置處連接到帶狀線團的 一端；以及設置在帶狀線圏的與耦合方向相 對的一側上的接地，其中帶狀線圍的另一端可以被接地。
在帶狀線團的部分處形成在其處帶寬度被擴展的吸附點，使得在製造 時安裝器能夠吸附吸附點。
吸附點被形成在垂直於耦合方向的平面中的、帶狀線團的重心處。
帶狀線團在線團的側面具有在垂直於耦合方向的方向上伸出的伸出 部分。
通過將金屬片衝壓成蜿蜒的帶狀形狀來形成^i的帶狀導體。
根據本發明的另一實施例，提供了一種通信i殳備，包括帶狀線團， 該帶狀線團是通過使沿著與在其上發生電場耦合的耦合方向相垂直的平 面蜿蜒的帶狀導體彎曲以使得線團軸垂直於耦合方向來形成，該帶狀線團 具有射頻信號的預定頻率的半波長的有效長度，並具有其中線團軸沿該平 面圍繞中心部分的形狀，其中帶狀線團通過由在中心部分處在耦合方向上 振動的縱波電場產生耦合來執行非接觸通信。
根據本發明的另一實施例，提供了一種通信系統，包括通過產生電 場耦合來執行非接觸通信的兩個通信設備，其中該兩個通信設備中的至少 一個具有通過使沿著與在其上發生電場耦合的耦合方向相垂直的平面蜿 蜒的帶狀導體彎曲以使得線團軸垂直於耦合方向而形成的帶狀線團，該帶 狀線團具有射頻信號的預定頻率的半波長的電氣長度，並具有其中所述線 圍軸沿該平面圍繞中心部分的形狀，該帶狀線團通過由在所述中心部分處 在所述耦合方向上振動的縱波電場產生耦合來執行非接觸通信。
根據本發明的另 一實施例，提供了 一種用於電場耦合器的製造方法， 該方法包括以下步驟將金屬片衝壓成蜿蜒的帶狀形狀，以形成蜿蜒的帶 狀導體，該金屬片垂直於在其上以預定頻率發生電場耦合的耦合方向；以 及使該蜿蜒的帶狀導體彎曲，使得線圍軸垂直於該耦合方向，以形成具有 該預定頻率的半波長的電氣長度且具有其中線圉軸圍繞中心部分的形狀 的帶狀線圍。
根據上述的本發明實施例，在不使電氣特性劣化的情況下，可以實現 小型化，並且可以實現容易的製造。
圖l是描述根據本發明第一實施例的電場耦合器的配置的示例圖2是根據第一實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團的透視圖3A至3C是根據第一實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團的三 面視圖4是根據第一實施例的電場耦合器中包括的帶狀線圍的展開圖5是描述根據第一實施例的用於電場耦合器的製造方法的示例圖6是描述根據第一實施例的電場耦合器的操作等的示例圖7是描述根據第一實施例的電場耦合器所生成的磁通量的示例圖8是描述根據第一實施例的電場耦合器所生成的磁通量的示例圖9是根據本發明第二實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團的透 視圖10A至10C是根據第二實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團的 三面視圖11是根據本發明第三實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團的透 視圖12A-12C是根據第三實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團的三 面視圖13是根據本發明第四實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團的透 視圖；以及
圖14A-14C是根據第四實施例的電場耦合器中包括的帶狀線圏的三 面視圖。
具體實施例方式
在下文中將參考附圖來詳細描4發明的優選實施例。注意，在本說 明書和附圖中，以相同的附圖標記來標註具有基本上相同的功能和結構的 結構元件，並省略對這些結構元件的重複i兌明。
注意，以下為了便於理解根據本發明實施例的電場耦合器、通信設備、 通信系統和用於電場耦合器的製造方法，首先將描述該通信i史備和通信系統中包括的根據第一實施例的電場耦合器的配置。然後將描述該電場耦合 器中包括的電場耦合電極。隨後將描述用於電場耦合器的製造方法，並且 還將描述電場耦合器的操作和效果的示例。然後將主要從第 一 實施例與第 二至第四實施例之間的差別的方面來描述具有不同的電場耦合電極的第 二至第四實施例，作為電場耦合器的變型的示例。具體地，下面將按以下 流程來進行描述。
1.1電場耦合器的配置
[1.4電場耦合器的操作和效果的示例
注意，以下將描述根據本發明實施例的電場耦合器，並且才艮據本發明 實施例的通信設備具有以下將描述的電場耦合器。在根據本發明實施例的 通信系統的情況下，包括兩個通信^殳備，並且該通信i殳備中的至少一個具 有電場耦合器且通過電場耦合來執行非接觸通信。這樣，由於根據本發明 實施例的通信設備等的主要特徵在於其電場耦合器，因此下面將主要描述 電場耦合器。其中使用電場耦合器的通信裝置和通信系統不受特別限制， 其例子包括非接觸IC卡、RFID、諸如行動電話之類的可攜式裝置和使用 它們的通信系統。
[1.1電場耦合器的配置
圖l是描述根據本發明第一實施例的電場耦合器的配置的示例圖。如 圖1所示，根據本實施例的電場耦合器10大致包括帶狀線團100、短截 線200和輸"輸出線300。
帶狀線團100是用於生成產生電場耦合的電場的電場耦合電極。帶狀 線閨IOO是由單個帶狀導體以線閨狀的形狀形成的，並從一個端子A接 收射頻信號，而另一端子B被短路。結果，帶狀線團100在其中心部分O處生成垂直於紙張的前向方向(X軸正向)上的縱波電場，以產生前向方 向上的電場耦合。注意，其中發生電場耦合的方向(X軸正向)在此也被 稱為"耦合方向"。與通過螺旋狀地纏繞線狀導體而形成的常規線團不同
地，帶狀線團100由一張金屬片形成。因此，通過包括這種帶狀線團100 作為電場耦合電極，可以容易地製造電場耦合器10和使其小型化，還可 以保持或改善其電氣特性。稍後將詳細描述帶狀線團100。
短截線200是諧振部分的例子，並由具有縱向上的預定長度的板狀導 體材料形成。由於短截線200被形成在其背面上形成有接地的基仗(未示 出)上，因此帶狀線團100也布置在該接地上。結果，接地(未示出)被 設置在帶狀線團100的與捧^方向相對(x軸負向)的一側上。短截線200 的一個端子C連接到輸"輸出線300，而另一個端子D被短路到接地。 因此，當電場耦合器10通過非接觸通信來發送信號時，從連接到端子C 的輸A/輸出線300發送射頻信號。此時，短截線200具有如下的長度 在該長度時在射頻信號的頻率處發生諧振；因此短截線200與射頻信號諧 振。注意，在此例示了如下情況其中短截線200具有電氣長度L (=1/2 x入)，該電氣長度L^i射頻信號的波長的一半。也就是說，短截線200 的端子D對於電流是開放端，而對於電壓是固定端。因此，觀看當通過 射頻信號進行諧振時在短截線200處的電壓，該電壓形成了在端子D處 具有波節且在介於端子C和D之間的中間連接點E處具有^U度的駐波。 短截線200在對應於駐波的波腹的位置(即，中間連接點E )處連接到作 為帶狀線團100的一端的端子A。換句話說，在短截線200中諧振的射頻 信號被提供給帶狀線圍100，並且電流通過其電壓而流過帶狀線閨100。 同時，如圖1所示，短截線200的長度不限於對應於半波長的長度，並且 可以是任何長度，只要該長度是在其處通過射頻信號發生諧振的長度即 可；例如，該長度可以是與四分之一波長或四分之一波長的整數倍相對應 的長度。在該情況下，帶狀線團100的端子A也在與諧振電壓的駐波的 ^J^相對應的位置處連接到短截線200。注意，當電場耦合器10通過非 接觸通信來接收信號時，所接收的信號也類似地在短截線200內進行諧 振。
期望根據本實施例的電場耦合器10要使用的射頻信號使用諸如 UWB (超寬頻帶)之類的高頻以及500MHz或更高的寬頻帶。將短截線 200的縱向方向上的長度設置成使得在這種使用頻率處發生諧振。然而， 注意，在^H據本實施例的電場耦合器10中，4吏用頻率不限於此，並且可 以根據JH吏用的頻帶來適當地調節短截線200的長度等。然而，通過使用例如上述的高頻和寬頻帶，可以實現高速和高容量的數據通信。
如上文所述，輸A/輸出線300連接到短截線200的端子C並發送射 頻信號。因此，發iii/接收電路(未示出)連接到輸V輸出線300的與短 截線200相對的端部。從該發送/接收電路輸出射頻信號，或者將射頻信 號輸入到該發送/接收電路。
如上文所述，具有這種帶狀線圍IOO、短截線200和輸7W輸出線300 的電場耦合器10可以被安^4例如在其背面(背側)上形成有接地的基 板(未示出)上。具體地，例如，輸V輸出線300和短截線200被層疊 並被形成在基板的前側(x軸正向上的平面)，該^L^其背側(x軸負向 上的平面)上形成有接地。在絕緣層中在對應於端子D和B的位置處形 成孔(通孔)。端子D和B經由該孔被短路到接地。然後，布置帶狀線團 100，使得端子A和端子B分別被連接到短截線200的連接點E和對應於 短路端子B的位置。
接下來將詳細描述電場耦合器10中包括的帶狀線團100的配置等。
[I.2帶狀線團(電場耦合電極)
圖2是根據本實施例的電場耦合器10中包括的帶狀線團100的透視 圖。圖3A至3C是才艮據本實施例的電場耦合器10中包括的帶狀線團100 的三面視圖。圖4是根據本實施例的電場耦合器10中包括的帶狀線閨100 的展開圖。注意，圖3A是帶狀線圍100的頂視圖(從x軸正向觀看的圖)， 圖3B是帶狀線團100的正視圖(從z軸正向看的圖)，圖3C是帶狀線團 IOO的側視圖(從y軸負向看的圖)。
首先將描述帶狀線圍100的配置的概要。如圖2等所示，通過使沿著 垂直於耦合方向(x軸方向)的平面(yz平面)蜿蜒的帶狀導體(見圖4) 彎曲而形成帶狀線團100,使得線團軸AX1和AX2垂直於耦合方向(x 軸方向)。帶狀線團100具有其中線團軸AX1和AX2在平面(yz平面) 上圍繞中心部分O的形狀。此外，帶狀線圍IOO被形成為具有射頻信號 的頻率的半波長的電氣長度。
以下將進行更具體的描述。
帶狀線團100在連接到短截線200的端子A和要被短路的端子B之 間大致包括第一帶狀線團110、第二帶狀線團120和連接部分130。也就 是說，考慮帶狀線團100的從端子A到端子B的線，該線從端子A經過 第一帶狀線團110，並在第一帶狀線團110的一端處連接到連接部分130，而連接部分130的另一端連接到第二帶狀線團120的一端。然後，第二帶 狀線團120的另一端連接到端子B。
第一帶狀線圍IIO和第二帶狀線圉120是兩個帶狀線圍的例子。如圖 3A所示，第一帶狀線團IIO和第二帶狀線團120被並排布置，使得其各 自的線團軸AX1和AX2相互平行。然後，連接部分130連接相應的第一 帶狀線團IIO和第二帶狀線團120的一端。因此，如圖2和圖3A所示， 在帶狀線圍100的形成平面(yz平面)中，帶狀線圍100的中心部分O 被第一帶狀線團110、第二帶狀線團120和連接部分130所圍繞。
在本實施例中，如上所述，第一帶狀線團IIO、第二帶狀線團120和 連接部分130由帶狀導體材料形成，並被形成為具有預定的相同的帶寬度 (除了諸如轉折點之類的某些部分之外)。注意，根據帶狀線團100的強 度、阻抗值等來設置寬度。還應注意，帶狀線團IOO在除了轉折點之外的 位置處可以具有在其處帶寬度被擴展的部分，將在第三實施例和第四實施 例中描述這種帶狀線團。
第一帶狀線團110、第二帶狀線團120和連接部分130的長度被設置 成具有上述射頻信號的頻率的半波長的電氣長度。該長度取決於帶狀線圍 IOO的阻抗值、電抗值等而變化，因此被恰當地設置。通過具有這種電氣 長度，當通過短截線200輸入射頻信號時，該射頻信號在帶狀線圍100 內進行諧振。結果，在第一帶狀線團IIO和第二帶狀線團120中生成交流 磁通量。通過該交流磁通量，在帶狀線圍100的中心部分O處生成在耦 合方向(x軸方向)上振動的縱波電場。
第 一帶狀線圍110和第二帶狀線團120的纏繞方向在連接部分130(連 接位置的例子)處反轉。換句話說，如上所述，帶狀線圍100具有射頻信 號的半波長的電氣長度，並且帶狀線團100的轉折方向在四分之一波長位 置(中間位置)處M轉。也就《_說，如圖2所示，在本實施例的例子的 情況下，假定第一帶狀線圍IIO的纏繞方向被設為如下的方向在直流電 流從端子A傳遞到端子B的時刻、在線團軸AX1的正向上生成該方向上 的磁通量。當第二帶狀線團120的纏繞方向;M4Jl轉時，在線團軸AX2 的負向上生成磁通量；然而，由於第二帶狀線圏120的纏繞方向^Jl轉， 因此第二帶狀線團120的纏繞方向祐i殳為如下的方向在線團軸AX2的 正向上生成該方向上的磁通量。注意，當輸入射頻信號以引起帶狀線團 100中的諧振時，在第一帶狀線團IIO和第二帶狀線圍120中生成的磁通 量之一 (也被以擬似的方式地稱作與電^t目對比的"磁流")M轉，因此磁通量圍繞中心部分O。結果，帶狀線圍IOO可以增強要在中心部分O
處生成的縱波電場，使得能夠改善電氣特性和耦合特性。稍後將連同效果
等一起詳細描述纏繞^L^轉的線圍的方式和在此時獲得的諧振等。
將更具體地描述第一帶狀線圍110和第二帶狀線團120的配置。如圖 4的展開圖所示，第一帶狀線團110和第二帶狀線團120分別具有蜿蜒的 帶狀線110A和^i的帶狀線120A。帶狀線110A和帶狀線120A通過帶 狀連接部分130而相互連接。通過4吏帶狀線IIOA在圖4中的虛線位置處 沿耦合方向(x軸)的正向或負向彎曲來形成第一帶狀線圍110。也通過 使帶狀線120A在圖4中的虛線位置處沿耦合方向(x軸)的正向或負向 彎曲來形成第二帶狀線團120。儘管在此示出了彎曲角為直角的情況，但 是彎曲角可以是弧形的。注意，如圖4所示，還可以通過例如衝壓導體板 (例如金屬片)來製造具有諸如帶狀線IIOA、帶狀線120A之類的蜿蜒 線和連接部分130的帶狀線。此外，還可以通過各種方法形成帶狀線，例 如蝕刻和將熔化的導體材料(例如金屬材料)注入預定的模型中。在以下 的製造方法中將再次描述帶狀線的形成和彎曲。
第一帶狀線團110是兩個帶狀線團的一個例子。重複地形成內側上升 部分lll、外側轉折部分112、外側上升部分113和內側轉折部分114，從 而形成以線閨軸AX1為中心的線團。其中，通過使帶狀線彎曲而將內側 上升部分111和外側上升部分113形成為平行於耦合方向(x軸方向)。內 側轉折部分114被布置在基板(未示出)上，並在^上連接其對應的內 側上升部分111和外側上升部分113。在耦合方向上v^J板突出的平面(yz 平面)上，外側轉折部分112連接其對應的內側上升部分111和外側上升 部分U3。此時，每個外側轉折部分112具有從對應的內側上升部分lll 的端部向外延伸的第一延伸部分、朝向對應的外上升部分113的端部而向 內延伸的第二延伸部分、以及連接這些部分的外側伸出部分U2A。第一 延伸部分被形成為比第二延伸部分長。每個內側轉折部分114具有M 應的外側上升部分113的端部向內延伸的第三延伸部分、朝向下個重複單 元的對應的內側上升部分的端部而向外延伸的第四延伸部分、以及連接這 些部分的內側伸出部分114A。第三延伸部分被形成為長於第四延伸部分。 因此，如圖3B所示，通過外側上升部分113、內側上升部分lll、外側轉 折部分112的第一延伸部分、以及內側轉折部分114的第三延伸部分，第 一帶狀線圍110形成了以線圍軸AX1為中心的一個線團平面(一團)。如 圖2和圖3A所示，通過重複該線團平面單元，形成第一帶狀線團110。 注意，在第一帶狀線團110的側面連接第一帶狀線團110和第二帶狀線團120的連接部分130的部分也形成了第一帶狀線團110的一個線團平面的 一部分。可以通it^連接部分130處形成內側上升部分111來進一步延伸 形成線團的線.然而，由於通過如圖2所示的線團平面的重複可以生成沿 著線團軸AX1的具有適當強度的磁場，因此在不在連接部分130處形成 內側上升部分lll的情況下可以形成第一帶狀線團110。注意，在例如如 圖2所示地在連接部分130處不形成內側上升部分111的形狀的情況下， 可以便利於通過以下製造方法的製造。還應注意，第一帶狀線團110的外 側伸出部分112A是伸出部分的例子，並被形成在第一帶狀線團110的側 面，以在垂直於耦合方向(x軸方向)的方向(y軸方向)上伸出。
第二帶狀線團120是兩個帶狀線團的一個例子。外側上升部分121、 外側轉折部分122、內側上升部分123和內側轉折部分124被重複地形成， 由此形成以線團軸AX2為中心的線團。其中，通過使帶狀線彎曲來將外 側上升部分121和內側上升部分123形成為平行於耦合方向(x軸方向)。 內側轉折部分124被布置在^ (未示出)上，並在^Ji連接其對應的 外側上升部分121和內側上升部分123。外側轉折部分122在vM^L沿耦 合方向上突出的平面(yz平面)上連接其對應的外側上升部分121和內 側上升部分123。此時，每個外側轉折部分122具有從對應的外側上升 部分121的端部向外延伸的第五延伸部分、朝向對應的內側上升部分123 的端部而向內延伸的第六延伸部分、以及連接這些部分的外側伸出部分 122A。第五延伸部分被形成為長於第六延伸部分。每個內側轉折部分124 具有M應的內側上升部分123的端部向內延伸的第七延伸部分、朝向 下個重複單元的對應的外側上升部分121而向外延/f申的第八延伸部分、以 及連接這些部分的內側伸出部分124A。第三延伸部分被形成為長於第四 延伸部分。因此，如圖3B所示，通過外側上升部分121、內側上升部分 123、外側轉折部分122的第五延伸部分、以及內側轉折部分124的第七 延伸部分，第二帶狀線團120形成了以線團軸AX2為中心的一個線圍平 面(一團)。如圖2和3A所示，通過重複該線團平面單元，形成了第二 帶狀線團120。注意，如同在第一帶狀線團IIO的情況下那樣地，在第二 帶狀線團120的側面連接第一帶狀線圉110和第二帶狀線圍120的連接部 分130的一部分也形成了第二帶狀線團120的一個線圍平面的一部分。盡 管可以通it^連接部分130處形成內側上升部分123來進一步延伸形成線 團的線，但是如同第一帶狀線團UO的情況一樣，不一定需要在連接部分 130處的這種內側上升部分123。在不對連接部分130提供內側上升部分 123的情況下，可以^t利於通過以下製造方法的製造。注意，第一帶狀線團110的外側伸出部分112A^L伸出部分的例子， 並被形成在第一帶狀線團110的側面，以在垂直於耦合方向(x軸方向) 的方向(y軸方向)上伸出。第二帶狀線團120的外側伸出部分122A也 是伸出部分的例子，並被形成在第二帶狀線圍120的側面，以在垂直於耦 合方向(x軸方向)的方向(y軸方向)上伸出.當在製造電場耦合器IO 時通過彎曲來形成帶狀線團100時，或者當在組裝時進行處理時，可M 這種外側伸出部分112A和122A。因此，由於可通過外側伸出部分112A 和122A來固定或移動帶狀線團100,因此可便利於製造。在以上描述中， 術語"內側"指的是例如如圖3所示地當觀看y軸方向時靠近第一帶狀線 團110或第二帶狀線閨120中的中心部分O的方向，與此對照地，術語 "外側"指的是離開中心部分O的方向。
以上已經描述了根據本實施例的電場耦合器10的配置。
接下來將參考圖4和圖5來描述用於根據本實施例的電場耦合器10 的製造方法。
[1.3用於電場耦合器的製造方法
圖5是描述用於根據本實施例的電場耦合器10的製造方法的示例圖。
首先，處理圖5中的步驟S01，在該步驟中，製備一個板狀導體材料 (例如金屬片，下面使用金屬片來進行描述)。
然後，處理步驟S03，在該步驟中，對在步驟S01處製備的金屬片進 行衝壓以形成例如如圖4所示的具有蜿蜒的帶狀線IIOA、蜿蜒的帶狀線 120A和連接帶狀線110A和120A的連接部分130的帶狀導體線(衝壓步 驟)。
然後，處理步驟S05，在該步驟中，使在步驟S03處通過預定的模具、 夾具等而形成的帶狀導體在圖4所示的虛線位置處在耦合方向(x軸)的 正向或負向上彎曲，以形成帶狀線團IOO(形成步驟)。注意，如上文所 述，在步驟S05處形成的帶狀線團100具有兩個帶狀線圍(第一帶狀線團 110和第二帶狀線圍120 )。兩個帶狀線團的線團軸AX1和AX2垂直於耦 合方向(x軸方向)，並在垂直於耦合方向的平面(yz平面)中相互平行， 因此圍繞帶狀線團IOO的中心部分O。在步驟S05的處理之後，處理步驟
在步驟S07處，在步驟S05處形成的帶狀線團100被布置在J41(未 示出)上，並且帶狀線圍100的端子A被連接到短截線200，然後帶狀線團100的端子B被短路。結果形成了例如圖l所示的電場耦合器10。
注意，在此描述了其中通過處理步驟S01和S03來形成例如圖4所 示的帶狀導體線的情況。然而，才艮據本發明實施例的線形成方法不限於此。 例如，可以通過將導體材料注入用於形成例如圖4所示的線的模型中來形 成線。然而，當通過沖壓金屬片來形成線時，如步驟S01和S03所示，處 理是簡單的，並且不需要形成專用模型，因此可以減少製造時間、勞力和 成本。
[1.4電場耦合器的操作和效果的例子
以上已經描述了根據本發明第一實施例的電場耦合器10。這種電場 耦合器10可^L視為例如圖6所示的、其中用線狀導體以擬似的方式形成 圍繞中心部分O的兩個帶狀線剛第一帶狀線團110和第二帶狀線圍120 ) 的、且具有其中線團軸以甜餅團狀的方式圍繞中心部分O的形狀的線圍 400。因此，將使用圖6所示的甜餅團形的線團400作為例子來描述通過 電場耦合器10的電場生成的處理。
如上文所述，帶狀線團100 (線團400)具有射頻信號的波長的一半 的電氣長度。因此，當從短截線200輸入射頻信號時，帶狀線團100進行 諧振並由此建立駐波。結果生成了圍繞中心部分O而旋轉的交流磁通量。 該交流磁通量在中心部分O及其附近生成在耦合方向(x軸方向)上行進 並在耦合方向上振動的縱波電場。因此，電場耦合器10可通過縱波電場 來執行與另 一通信設備中包括的電場耦合器(可以是電場耦合器10或具 有平板電極的另一耦合器等)之間的短距離非接觸通信。
如上所述，帶狀線團100 (線圍400)的第一帶狀線圍IIO和第二帶 狀線圉120具有反轉的轉折方向(纏繞方向)。在這種情況下，可以增強 要在中心部分O及其附近生成的電場，因此可以改善電氣特性。以下將
進行更具體的描述。如上所述，當輸入射頻信號時，帶狀線團ioo進mt
振。假定帶狀線團100是具有線性線團軸的線團且具有半波長的電氣長度 和統一的轉折方向，則生成例如圖7所示的磁通量。另一方面，如在本實 施例中，當轉折方向^轉時，生成例如圖8所示的磁通量。也就是說， 由於圖7和圖8所示的每個線團(即，帶狀線圍100等)的端部對於電流 是開放端，因此在端部處的電流變化大，並且因此在端部處的磁通量也大。 由於線團具有半波長的電氣長度，因此在線圍中建立了具有半波長的駐 波。此時，當轉折方向統一時，如圖7所示，生成了其方向在線團的中心 部分處彼此相對的磁通量。該磁通量生成了相對方向上的電場。因此，當以刮*餅團形狀形成線圍時，如圖6所示，在中心部分O處生成的電場具 有在其處可在某種程度上進行通信的強度，但是該強座jl低的。另一方面， 當轉折方向^L^轉時，如圖8所示，生成了其方向在線圍的中心部分上相 同的磁通量(磁通量B1和B2，及j之亦然)。該磁通量生成了相同方向上 的電場。因此，當以甜餅團形狀形成線圍時，如圖6所示，在中心部分O 處生成的電場的強度增大。因此，與圖7所示的情況相比，可以增大電場 耦合的耦合強度，從而可以改善電氣特性。
如上文所述，通過將金屬片衝壓成例如蜿蜒的帶狀導體並l^使該帶 狀導體彎曲來形成^l據本實施例的帶狀線閨100。因此可以實現容易的制 造。另一方面，對於通過繞線狀導體纏繞而形成的常規線圍400，繞線團 的纏繞困難且還花費時間，因此難以製造。此外，為了形成線團400，需 要以甜餅圍形狀來形成線團以圍繞中心部分O，但是以這種甜餅團形狀形 成線團並不容易。此外，在這種線團中，保持線團橫截面的面積統一且保 持線團的纏繞之間的節距間隔統一是非常困難的。因此，線團形狀的變化 變大且製造誤差變大，因此例如諧振頻率偏離期望值，由此難以生成穩定 的磁通量。另外，在常規線團的情況下，由於線團橫截面是圓形的，因此 線團400的厚度等於直徑的長度，因而難以實現薄型化。鑑於此，考慮使 線圍橫截面呈橢圓形，但是形成橢圓形線團使得製造更為困難。與這種線 團400相對照地，根據本實施例的帶狀線團100可通過例如衝壓和彎曲之 類的簡單且精確的處理來形成，並且線團截面可通過調整圖3B所示的距 離dx和距離dy來統一地形成。此外，在帶狀線團100中，可以通過調整 圖3A所示的距離dz來類似地統一地形成節距間隔。因此，根據帶狀線 圍IOO，不僅l更利了製造，而且減小了制it誤差，並且可實現具有期望值 的諧振頻率，使得能夠穩定地生成磁場。因此，根據本實施例中製造的帶 狀線圏IOO，可以進一步改善電氣特性。
此外，此時通過減小圖3B所示的距離dx，可以減小帶狀線圍100 的厚度，這同樣可有助於整個i殳備的小型化。此外，如圖4所示，可通過 一張金屬片來形成帶狀線團100，並且根據本實施例的帶狀線圍100具有 如圖4所示的簡單的展開圖和小的面積。因此，可以減小要衝壓的金屬片 的面積。注意，在帶狀線團IOO的情況下，與使用板狀電場耦合電極的情 況相比，可與其面積無關地穩定地生成大的電場；因此，不用說，可以減 小垂直於耦合方向(x軸方向)的平面(yz平面)的面積。在帶狀線團 100中，在與耦合方向相對的方向上形成接地。該接地可防止電場在與耦 合方向相對的方向上進行輻射。注意，當使用常規的板狀電極來產生電場耦合時，如果電極和接地之間的距離小，則在耦合方向上生成的電場的強
度減小。因此，在這種板狀電極的情況下，難以通過減小整個i殳備的厚度 來減小外形。然而，在根據本實施例的帶狀線團100的情況下，即使當帶 狀線團100和接地之間的距離小時，沿著線團軸AX1和AX2生成的交流 磁場也不可能受影響，因此不會發生由帶狀線圍100在耦合方向上生成的 電場的強度的減小。因此，可以將電場耦合器10形成為在外形上小且緊 湊。
上面已經描述了根據本發明第一實施例的電場耦合器10。接下來將 逐一描述作為電場耦合器10的變型示例的、根據本發明第二至第四實施
例的電場耦合器。注意，儘管根據第二至第四實施例的電場耦合器在帶狀
線團的配置的部分上與根據第一實施例的電場耦合器10不相同，但是以
與第一實施例相同的方式形成配置的其餘部分。因此，以下將描述才艮據本 實施例的各個電場耦合器中包括的帶狀線團，並將描述該帶狀線團與帶狀
線團ioo之間的區別。
圖9是根據本實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團500的透視圖。 圖10A至10C是根據本實施例的電場耦合器中包括的帶狀線圍500的三 面視圖。注意，圖10A是帶狀線團500的頂視圖(從x軸正向看的圖)， 圖10B是帶狀線團500的正視圖(從z軸正向看的圖)，圖10C是帶狀線 圍500的側視圖(從y軸負向看的圖)。
如圖9、 IOA和IOB所示，基本上以與帶狀線團IOO相同的方式形成 根據本實施例的帶狀線團500。具體地，帶狀線團500包括對應於第一帶 狀線團110的第一帶狀線圏510、對應於第二帶狀線圏120的第二帶狀線 團520、以及連接部分130。
如圖2所示，在根據第一實施例的第一帶狀線團110和第二帶狀線團 120中，離開中心部分O的外側轉折部分112和122在耦合方向(x軸正 向)上向前突出。靠近中心部分O的內側轉折部分114和124被置於基 板(未示出)上。另一方面，如圖9、 IOA和IOB所示，在根據本實施例 的第一帶狀線團510和第二帶狀線團520中，靠近中心部分O的內側轉 折部分114和214在耦合方向(x軸正向)上向前突出。離開中心部分O 的外側轉折部分112和122被置於^L(未示出)上。因此，外側伸出部 分112A和122A被置於基板上，因此這些在耦合方向上向前突出的部件 不具有在垂直於耦合方向的方向(y軸方向)上伸出的部件。因此，可以增大帶狀線團500的強度。
接下來將參考圖11和圖12A至12C來描述根據本發明第三實施例的 電場耦合器中包括的帶狀線團600。
圖11是#>據本實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團600的透視圖。 圖12A至12C是根據本實施例的電場耦合器中包括的帶狀線圍600的三 面視圖。注意，圖12A是帶狀線閨600的頂視圖(從x軸正向看的圖)， 圖12B是帶狀線團600的正視圖(從z軸正向看的圖)，圖12C是帶狀線 團600的側視圖(從y軸負向看的圖)。
如圖11、 12A和12B所示，M上以與祁^據第二實施例的帶狀線團 500相同的方式形成才艮據本實施例的帶狀線圍600。具體地，帶狀線團600 包括對應於第一帶狀線團510的第一帶狀線團610、對應於第二帶狀線團 520的第二帶狀線團620、以及連接部分130。
此時，帶狀線團600的一部分(在本實施例中是第二帶狀線團620 的一個內側轉折部分124的一部分)具有在其處帶狀導體的帶寬度被擴展 的吸附點630。
期望在吸附點630中帶寬度被擴展，以在垂直於耦合方向(x軸方向) 的平面(yz平面)中包括例如帶狀線團600的重心(例如中心部分O)。 吸附點630被形成以使得在製造帶狀線團600時吸附點630可被安裝器的 吸嘴等吸附。因此，例如在操縱或安裝帶狀線團600時，安裝器的吸嘴可 以吸附吸附點630，由此帶狀線圍600可祐JMJL根據這種配置，帶狀線 團600可被安裝器自動地安^14良(未示出)上，使得能夠容易地製造。 此外，此時由於如上所述地在帶狀線團600的重心處形成吸附點630，因 此安裝器可在不傾斜帶狀線團600的情況下支持帶狀線團600，由此可以 進一步便利於製造。
最後將參考圖13和14A至14C來描述才艮據本發明第四實施例的電場 耦合器中包括的帶狀線圍700。
圖13是根據本實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團700的透視圖。 圖14A至14C是根據本實施例的電場耦合器中包括的帶狀線團700的三 面視圖。注意，圖14A是帶狀線團700的頂視圖(從x軸正向看的圖)， 圖14B是帶狀線圏700的正視圖(從z軸正向看的圖)，圖14C是帶狀線團700的側視圖(從y軸負向看的圖)。
如圖13、 14A和14B所示，a上以與根據第三實施例的帶狀線團 600相同的方式形成棉^據本實施例的帶狀線團700。具體地，帶狀線團700 包括對應於第一帶狀線團610的第一帶狀線團710、對應於第二帶狀線圍 620的第二帶狀線團720、以及連接部分130。
然而，注意，本實施例與第三實施例的不同之處在於對應於吸附點
因此，如圖14A所示，在第二帶狀線閨720的中心位置處i殳置端子A和 B，並布置總共兩個連接部分130，每一個在相應的第一帶狀線團710和 第二帶狀線團720的兩個端部處.在第一帶狀線團710的內側轉折部分 114處形成朝向端子A和B的吸附點730。
通過具有這種配置，在根據本實施例的帶狀線圏700中，吸附點730 可被形成在更精確的重心處，因此進一步便利於製造。此外，由於吸附點 730被形成在帶狀導體的長度的中間點處，因此可使得在吸附點730周圍 的帶狀導體的部分的阻抗值均勻，從而使得能夠穩定流過帶狀線團700
的電流。
本申請包含與於2008年7月28日在日本專利局遞交的日本優先權專 利申請JP 2008-193930中公開的主題相關的主題，該日本優先權專利申請 的4^內^it過引用包括於此。
本領域的技術人員應當理解，可以取決於設計需求和其它因素而進行 各種變型、組合、子組合和變化，只要所述變型、組合、子組合和變化在 所附的權利要求及其等同內容的範圍之內即可。
儘管在第三實施例和第四實施例中描述了吸附點，但是本發明不限於 此，並且可以在各種位置處形成吸附點。例如，在圖2和圖9中描述的帶 狀線團100和500的連接部分130可被i4伸到中心部分O，並且可在該中 心部分O處形成吸附點。
儘管第一至第四實施例描述了不在帶狀線團的連接部分130處形成 線團的情況，但是本發明不限於此。為了使得在連接部分130處也形成線 團，可以以與第一帶狀線團或第二帶狀線團相同的方式形成連接部分 130。然而，注意，在才艮據第一至第四實施例的帶狀線圍的情況下，如圖 4所示，與在連接部分130處形成線團的情;;U目比，其展開圖是簡單的， 且其面積小。因此，根據第一至第四實施例的帶狀線團，要衝壓的板材小面積就足夠了，並且可容易地衝壓板材。
權利要求
1.一種電場耦合器，包括帶狀線圈，所述帶狀線圈是通過使沿著與在其上發生電場耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的帶狀導體彎曲以使得線圈軸垂直於所述耦合方向來形成，所述帶狀線圈具有射頻信號的預定頻率的半波長的電氣長度，並具有其中所述線圈軸沿所述平面圍繞中心部分的形狀，其中所述帶狀線圈通過在所述中心部分處在所述耦合方向上振動的縱波電場來產生耦合。
2. 根據權利要求l所述的電場耦合器，其中所述帶狀線團包括兩個帶狀線團，所述兩個帶狀線團被布置成4吏得線 團軸相互平行且所述中心部分位於所述線閨軸之間，所述兩個帶狀線圍各 自的一端相互連接，以及所述帶狀線團各自的纏繞方向在所述兩個帶狀線團相互連接的位置 處狄轉。
3. 根據權利要求l所述的電場耦合器，還包括諧振部分，所述諧振部分與從饋送端提供的具有預定頻率的射頻信號 進Wt振，並在與通過諧振的電壓的駐波的波腹相對應的位置處連接到所 述帶狀線圍的一端；以及接地，所述接地被設置在所述帶狀線圏的與所^合方向相對的一側上，其中所述帶狀線團的另 一端被接地。
4. 根據權利要求1所述的電場耦合器，其中在所述帶狀線圍的部分 處形成在其處帶寬度被擴展的吸附點，使得在製造時安裝器能夠吸附所述 吸附點。
5. 根據權利要求4所述的電場耦合器，其中所述吸附點被形成在垂 直於所ii^合方向的平面中的、所述帶狀線團的重心處。
6. 根據權利要求1所述的電場耦合器，其中所述帶狀線圏在所述線 圍的側面具有在垂直於所i^合方向的方向上伸出的伸出部分。
7. 根據權利要求1所述的電場耦合器，其中所述蜿蜒的帶狀導體是 通過將金屬片衝壓成^1的帶狀形狀來形成。
8. —種通信設備，包括帶狀線團，所述帶狀線團是通過使沿著與在其上發生電場耦合的耦合 方向相垂直的平面蜿蜒的帶狀導體彎曲以使得線團軸垂直於所述耦合方 向來形成，所述帶狀線團具有射頻信號的預定頻率的半波長的有效長度， 並具有其中所述線團軸沿所述平面圍繞中心部分的形狀，其中所述帶狀線團通過由在所述中心部分處在所述耦合方向上振動 的縱波電場產生耦合來執行非接觸通信。
9. 一種通信系統，包括通過產生電場耦合來執行非接觸通信的兩個通信設備， 其中，所述兩個通信i殳備中的至少 一個具有通過4吏沿著與在其上發生電場 耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的帶狀導體彎曲以使得線團軸垂直於 所述耦合方向而形成的帶狀線團，所述帶狀線團具有射頻信號的預定頻率 的半波長的電氣長度，並具有其中所述線團軸沿所述平面圍繞中心部分的 形狀，以及所述帶狀線團通過由在所述中心部分處在所述耦合方向上振動的縱 波電場產生耦合來執行非接觸通信。
10. —種用於電場耦合器的製造方法，所述方法包括以下步驟將金屬片衝壓成炮爽的帶狀形狀，以形成蜿蜒的帶狀導體，所述金屬 片垂直於在其上以預定頻率發生電場耦合的耦合方向；以及使所述蜿蜒的帶狀導體彎曲，使得線團軸垂直於所^合方向，以形 成具有所述預定頻率的半波長的電氣長度且具有其中所述線圍軸圍繞中 心部分的形狀的帶狀線圏。
全文摘要
公開了電場耦合器、通信設備、通信系統以及用於電場耦合器的製造方法。一種電場耦合器，包括通過使沿著與在其上發生電場耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的帶狀導體彎曲以使得線圈軸垂直於耦合方向來形成的帶狀線圈，該帶狀線圈具有射頻信號的預定頻率的半波長的電氣長度，並具有其中線圈軸沿該平面圍繞中心部分的形狀。該帶狀線圈通過在中心部分處在耦合方向上振動的縱波電場來產生耦合。
文檔編號H04B5/00GK101640554SQ20091016167
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月28日 優先權日2008年7月28日
發明者和城賢典 申請人:索尼株式會社